Bioökonomie International 2014: TrickleZyme - Wachstumslimitierte und kontinuierliche Enzymproduktion in einem Tropfkörperreaktor

Es hat sich gezeigt, dass unter speziellen Umständen genetisch veränderte Pilze ihre Enzymproduktion beibehalten, auch wenn das Wachstum gehemmt wird. Diese Eigenschaft lässt sich besonders gut in Tropfkörperreaktoren ausnutzen, da diese ohne Wachstumslimitierung zum Verstopfen neigen. Die Tropfkörperfermentation mit Pilzen verbindet die positiven Eigenschaften von Flüssig- und Festbettreaktoren: optimierter Gas- und Nährstoffaustausch, natürliche Makrostruktur der Pilze, reduzierte Produktion von Proteinasen, vereinfachte Zellseparation und dadurch vereinfachte Aufreinigungsverfahren, etc. Ziel des Projektes ist daher die Entwicklung einer kontinuierlichen Enzymproduktion mit hoher Produktivität in einem Tropfköperreaktor mit Pilzstämmen, die bei speziellen Medienzusammensetzungen ein limitiertes Wachstum vorweisen. Dazu sollen 1. genetisch modifizierte filamentöse Pilzstämme entwickelt werde, die bei limitiertem Wachstum hohe Enzymproduktionsraten beibehalten 2. ein Tropfkörperreaktor zur kontinuierlichen Enzymproduktion entwickelt werden 3. der Prozess auf Pilotmaßstab skaliert werden Im Vorhaben soll zunächst der Pilzstamm durch den Projektpartner OSU entwickelt werden. Dazu werden unterschiedliche Coenzym-Systeme bereitgestellt und auf ihre Enzymproduktion unter limitiertem Wachstum untersucht. Gleichzeitig wird ein Tropfköperreaktor im Labormaßstab für die Enzymproduktion mit filamentösen Pilzen angepasst. Unterschiedliche Packungsmaterialien, Verdünnungsraten und Volumenströme werden untersucht und optimiert. Basierend darauf wird ein bestehender Tropfkörperreaktor im Pilotmaßstab für den Einsatz von filamentösen Pilzen und für eine kontinuierliche Produktion modifiziert. Die im Laborreaktor optimierten Bedingungen werden letztendlich auf den Pilotreaktor übertragen und die Enzymproduktion daran optimiert und demonstriert.